Mūsu laikā ir vienkārši neiespējami iedomāties cilvēku darbības, neizmantojot metalurģijas nozares produktus. Dažādi metāli un sakausējumi burtiski pārpludināja mūsu dzīvi. Oglekļa tērauds, kas savu aktīvo pielietojumu ir atradis gandrīz visās nozarēs un jomās, nav izņēmums. valsts ekonomika. Tās īpašības, mērķis un sastāvs tiks apskatīti šajā rakstā.
Definīcija
Tātad, pirmkārt, mēs norādām, ka oglekļa tērauds ir dzelzs un oglekļa sakausējums. Turklāt pēdējā elementa saturam jābūt ne lielākam par 2,14%. Atsevišķi ir vērts apsvērt klasifikāciju. Šādu tēraudu var dalīt ar:
- struktūra;
- ražošanas metode;
- deoksidācijas pakāpe;
- kvalitāte;
- galapunkts.
Tas viss tiks apspriests turpmāk.
Sakausējuma struktūra
Oglekļa tērauds notiek:
- hipereutektoīds (oglekļa saturs ir mazāks par 0,8%);
- eutektoīds (oglekļa koncentrācija ir 0,8%);
- hipereutektoīds (oglekļa saturs pārsniedz 0,8%).
Šī gradācija ļauj noteikt oglekļa tērauda īpašības.
Ražošanas metodes
Absolūti jebkura tērauda pamatā sākotnēji ir čuguns, kuru pēc tam apstrādā, izmantojot īpašu tehnoloģiju. Oglekļa tēraudu var izveidot ar trim galvenajām metodēm:
- pārveidotāju kausēšana;
- kausēšana atklātā vietā;
- elektrotermiskā apstrāde.
Tērauda ražošana pārveidotājā notiek, pūšot izkausētu dzelzi ar skābekli zem spiediena. Pats pārveidotājs ir bumbierveida krāsns, kas no iekšpuses izklāta ar īpašu ugunsizturīgu ķieģeļu. Atkarībā no tā, kura mūra (dinas SiO2 vai CaO un MgO dolomīta masa atrodas pārveidotājā, šo metodi sadala Bessemerā un Tomasā.
Tērauda sagatavošana atvērtās kamīna krāsnī tiek samazināta līdz čuguna sadedzināšanai no čuguna ar skābekli, kas ir ne tikai gaisā, bet arī ar dzelzs oksīdiem, kas krāsnī nonāk metāllūžņu un dzelzsrūdas veidā.
Atvērtā pavarda metode atšķirībā no pārveidotāja metodes ietver galaprodukta ķīmiskā sastāva kontroli izejā, ieviešot metāla komponentus vajadzīgajā proporcijā. Diemžēl, neraugoties uz tā priekšrocībām, atvērtās paaudzes tērauda ražošanas metode mūsdienās vairs nav piemērota, ņemot vērā tās tehnoloģisko atpalicību un pārāk daudz kaitīgo izmešu vidē.
Elektrotermiskās krāsnīs tiek ražots augstākās kvalitātes tērauds. Tas ir iespējams sakarā ar to, ka no ārpuses gandrīz neviens gaiss neieplūst krāsnī. Sakarā ar to kaitīgais dzelzs monoksīds gandrīz neveidojas, proti, tas samazina tērauda īpašības un to piesārņo. Turklāt temperatūra krāsnī nenokrīt zem 1650 ° C, kas, savukārt, ļauj noņemt nevēlamus piemaisījumus fosfora un sēra formā.
Maksa par šādām krāsnīm var būt atšķirīga: čuguns var pārsniegt daudzumu, bet dažreiz lielāko daļu no tā veido metāllūžņi. Leģēt tēraudu var arī ar ļoti ugunsizturīgiem materiāliem - volframu un molibdēnu. Varbūt vienīgais šīs tērauda ražošanas metodes trūkums ir tās enerģijas intensitāte, jo uz vienu kausētās masas tonnu var iegūt līdz 800 kW / h.
Ķīmiskās sastāvdaļas
Oglekļa tērauda sastāvs ir vērts apsvērt sīkāk. Vispirms mēs norādām uz oglekli. Tieši šim elementam ir tieša ietekme uz tērauda stiprību un cietību: jo vairāk tā ir, jo augstākas ir iepriekšminētās īpašības, vienlaikus samazinot elastību.
Mangāns un silīcijs nav tās sastāvdaļas, kurām ir būtiska ietekme uz tērauda īpašībām. Kausēšanas procesā tie tiek ieviesti šķelšanās nolūkā.
Sērs tiek uzskatīts par ārkārtīgi kaitīgu piemaisījumu. Sakarā ar to, apstrādājot spiedienu pirms sildīšanas, tērauds kļūst trausls. Sērs samazina arī izturību, izturību pret nodilumu un koroziju.
Fosfors rada aukstu trauslumu - trauslumu zemā temperatūrā.
Ferīts ievieš tēraudam mīkstu un plastmasas mikrostruktūru. Tā antipods ir cementīts - dzelzs karbīds, kas palielina cietību.
Termiskās apstrādes veidi
Oglekļa tēraudi, kuru izmantošana ir iespējama gandrīz visur, kur cilvēks dzīvo, spēj ievērojami mainīt to mehāniskās īpašības. Lai to izdarītu, jāveic termiskā apstrāde, kuras mērķis ir mainīt tērauda struktūru karsēšanas, novecošanas un turpmākās dzesēšanas laikā, pamatojoties uz īpašu režīmu.
Pastāv šādi termiskās apstrādes veidi:
- Rūdīšana - samazina cietību un sasmalcina graudus, palielina apstrādājamību, stingrību un elastību, samazina iekšējos spriegumus, novērš struktūras neviendabīgumu.
- Normalizēšana - koriģē pārkarsētā un lietotā tērauda struktūru, novērš sekundāro cementītu tīklu hipereutektoīdā tēraudam.
- Rūdīšana - ļauj iegūt visaugstāko cietību un izturību.
- Brīvdienas
Diferencēšana, kā paredzēts
Oglekļa tērauds ir sadalīts divās lielās grupās:
- instrumentāls;
- strukturāls (atšķirt parastās, augstas kvalitātes un automātiskās šķirnes).
Parastos tēraudus apzīmē ar burtiem "St" un cipariem no 0 līdz 6. Visus tēraudus ar firmas numuru no 1 līdz 4 ražo viršanas laikā, daļēji mierīgi un mierīgi. 5. un 6. cipars var būt mierīgs vai daļēji mierīgs. Turklāt šie tēraudi ir sadalīti trīs lielās grupās: A, B, C.
- A grupa. Jo lielāks skaitlis tērauda marķējumā, jo lielāka izturība.
- B grupa. Pieaugot skaitam, oglekļa saturs palielinās.
- B grupa. Mehāniskās īpašības atbilst A grupai, ķīmiskais sastāvs atbilst tā paša skaita B grupai.
Visizplatītākie būvniecības veidi ir St1 un St2. Tieši šie zīmoli ir iesaistīti rezervuāru, cauruļvadu, kolonnu izveidē. St3 un St 4 ir svarīgi konstrukciju celtniecībai, kā arī no tām tiek izgatavots armatūra dzelzsbetonam. GOST 380-2005 oglekļa tērauds ir lokšņu, apaļa, I-veida un kanālu tērauda pamats.
Augstas kvalitātes tēraudus raksturo lētums un kvalitāte. Marķējiet tos šādi: no 08 līdz 85 ar priedēkli “PS” (daļēji kluss), “SP” (mierīgs), “KP” (vārot) beigās. Skaitļi norāda oglekļa koncentrāciju procenta simtdaļās.
Instrumentu tēraudi tiek izmantoti trīs galveno instrumentu grupu ražošanā: griešanai, mērīšanai, apzīmogošanai. Skaitļi etiķetē norāda oglekļa saturu procenta desmitdaļās.
Ķīmiskā iedarbība
Oglekļa un leģēto tēraudu var pakļaut īpašai apstrādei.
Viens no tiem ir cementēšana - process, kas attēlo tērauda virsmas slāņa difūzijas piesātinājumu ar oglekli, kad to karsē piemērotā vidē. Darbības galvenais mērķis ir iegūt augstu virsmas cietību un nodilumizturību ar viskozu serdi. Cementēšana var notikt arī cietā karburatorā, kas ir kokogles un oglekļa dioksīda maisījums.
Tērauda nitrīdēšana ir process, kas sastāv no tērauda virsmas slāņa difūzijas piesātinājuma ar slāpekli. Šo procedūru veic amonjaka atmosfērā temperatūrā no 500 līdz 700 grādiem pēc Celsija. Nitrinēšana tiek veikta, lai iegūtu detaļas virsmu, kas ir izturīga pret nodilumu un koroziju un kurai ir liela cietība.
Borirovanie - augšējais tērauda slānis ir piesātināts ar boru. Tas tiek darīts, lai palielinātu nodilumizturību, karstumizturību un cietību.
Lai iegūtu karstumizturīgas virsmas, tiek izmantots arī aliasing - tērauda piesātinājums ar alumīniju.
Leģēta oglekļa tērauda markas
Šī lielā grupa ir sadalīta strukturālajā, instrumentu un tērauda ar īpašajām īpašībām. Pirmie tiek izmantoti pārnesumu, bukses, tapu un detaļu ražošanai, kas darbojas īpaši sarežģītos stresa apstākļos. Turklāt šajā grupā ietilpst pavasara-atsperes un lodīšu nesošie tēraudi.
Griešanas un mērīšanas instrumenti ir izgatavoti no instrumentu tēraudu.
Aprakstītā materiāla īpašās īpašības izpaužas tā mērogā un karstumizturībā. Šeit var iekļaut arī nerūsējošās šķiedras.
Secinājums
Kā jūs jau saprotat no iepriekšminētā, viens no vispieprasītākajiem materiāliem mūsdienās ir oglekļa tērauds (tā mērķim ir plašs klāsts). Tas ir salīdzinoši lēts pamats daudzu mašīnu, mehānismu, detaļu, konstrukciju, ēku, konstrukciju un kopumā daudz kas no tā, kas mūs ieskauj. Tērauda ražošanas pasaules līderi tagad tiek saukti par Ķīnu, Japānu, Vāciju, ASV. Tieši šīs valstis nosaka tonusu metalurģijā uz planētas.
